Разработка энергосберегающей технологии ректификации циклических углеводородов (стр. 10 из 13)

В данном случае изменение энергозатрат в кубе сложной колонны определяется рядом величин. С одной стороны снижение расхода приводит к увеличению флегмы и значит энергозатрат на конденсатор. В месте с тем уменьшается количество тепла, приносимое в колонну с потоком экстрактивного агента. Это влечет за собой рост QΣкип. С другой стороны, за счет уменьшения кубового потока происходит снижение QW, а следовательно и QΣкип. Также следует отметить сокращение энергозатрат в кубе колонны регенерации ЭА, при снижении расхода анилина.

На следующем этапе мы проделали подобную процедуру для нескольких наборов NЭА/NF/NБО при оптимальном значении бокового отбора, найденном на предыдущем этапе. Результаты расчетов представлены в табл.17.

Таблица 17. Определение оптимальной совокупности рабочих параметров сложной колонны с боковой секцией. Количество БО=85 кмоль/ч, расход ЭА 60 кмоль/ч

NЭА/NF/NБО		RБС	Энергозатраты, ГДж/ч
				QкондБС
Температура ЭА 70°С
4/13/22	3.18	0.04	0.939	2.963	8.474
4/14/22	3.18	0.04	0.939	2.963	8.475
5/14/22	3. 19	0.04	0.937	2.963	8.473
5/15/22	3. 19	0.04	0.938	2.963	8.475
6/15/23	3. 19	0.04	0.937	2.963	8.473
6/16/23	3. 19	0.04	0.938	2.963	8.474
Температура ЭА 80°С
4/13/22	3.18	0.04	0.939	2.963	8.475
4/13/23	3.18	0.04	0.938	2.963	8.474
5/14/22	3. 19	0.04	0.938	2.963	8.475
5/14/23	3. 19	0.04	0.937	2.963	8.473
5/15/23	3. 19	0.04	0.938	2.963	8.474
6/16/23	3. 19	0.04	0.938	2.963	8.474
Температура ЭА 90°С
4/13/22	3.18	0.04	0.939	2.963	8.476
4/13/23	3.18	0.04	0.938	2.963	8.474
5/14/22	3. 19	0.04	0.938	2.963	8.474
5/14/23	3.18	0.04	0.937	2.963	8.473
5/15/23	3. 19	0.04	0.937	2.963	8.473
6/16/23	3. 19	0.04	0.937	2.963	8.473
Температура ЭА 100°С
4/13/22	3.18	0.04	0.938	2.963	8.475
4/13/23	3.18	0.04	0.938	2.963	8.474
5/12/23	3. 19	0.04	0.937	2.963	8.473
5/14/22	3. 19	0.04	0.938	2.963	8.474
5/15/22	3. 19	0.04	0.938	2.963	8.475
5/16/23	3. 19	0.04	0.939	2.963	8.474

Анализируя данные таблицы 17 мы видим, что с ростом температуры суммарные энергозатраты меняются незначительно. Однако минимум наблюдается при 1000С.

Таким образом, мы провели процедуру оптимизации, в результате которой выявили набор параметров сложной колонны, обеспечивающих минимальное энергопотребление. Далее закрепив их, найдем оптимальное положение тарелки питания колонны регенерации экстрактивного агента. Результаты приведены в табл.18.

Таблица 18. Определение оптимальной тарелки питания колонны регенерации ЭА.

NF	RБС	Энергозатраты, ГДж/ч
		QкондБС	QΣкип
13	0.04	2.963	8.096
14	0.04	2.963	8.082
15	0.04	2.963	8.023
16	0.04	2.963	8.075
17	0.04	2.963	8.113

Минимальные энергозатраты технологический схемы достигаются при следующих значениях рабочих параметров:

ТЭА = 100 °С

соотношение F: ЭА = 1: 0,6

NЭА/NF/NБО = 5/12/23

NF колонны регенерации ЭА = 15

количество потока, отбираемого в боковую секцию – 85 кмоль/ч

флегмовое число в основной колонне – 3, 19

флегмовое число в боковой секции – 0,04

Выявление областей оптимальности в концентрационном симплексе.

Нами была проведена параметрическая оптимизация трех различных структур экстрактивной ректификации по критерию минимальных энергозатрат на разделение. В целом нами были рассмотрены восемь исходных составов питания (ЦГ-Б-ЭБ,% мольн.: 10-80-10, 10-10-80, 80-10-10, 0,333-0,333-0,334, 10-57-33, 57-10-33, 57-33-10, 10-33-57) расположенных в различных областях концентрационного симплекса.

Рис.29. Области оптимальности схем

Для каждой точки исходного состава был определен набор оптимальных параметров схем экстрактивной ректификации и выявлены области концентрационного симплекса, в каждой из которых оптимальна та или иная технологическая схема. Ниже приведем методику выявления областей оптимальности.

Для рассматриваемого объекта исследования – трехкомпонентной смеси углеводородов ЦГ-Б-ЭБ – концентрационный симплекс представляет собой равносторонний треугольник. В ходе работы его разбивали одномерными сечениями (линиями) путем закрепления концентрации одного из компонентов. На одномерном сечении размещали с равным шагом 2-4 точки. Для каждой из них был проведен расчет энергозатрат на разделение для всех синтезированных схем и проведено сравнение полученных значений энергопотребления для каждой точки. Затем нами были построены графики зависимостей критерия энергозатрат на разделение от концентрации одного из компонентов в потоке питания. На рис.30 приведен пример построения зависимости энергозатрат на разделение в сечении с содержанием бензола 10%мол.